JP3352550B2 - 位置検出方法 - Google Patents
位置検出方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、土木施行分野において
埋設管などの地中埋設物の位置を地表より検知するな
ど、各種被探知物の位置を検知する位置検知方法に関
し、特に磁界強度計測方式の位置検知方法に関するもの
である。
埋設管などの地中埋設物の位置を地表より検知するな
ど、各種被探知物の位置を検知する位置検知方法に関
し、特に磁界強度計測方式の位置検知方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の位置検出方法としては、
例えば特開昭５７−１３３３７３号公報の地下埋設物の
検知方法が知られている。この地下埋設物の検知方法
は、地中の管路等の内部にソレノイドコイルに交流電流
を供給する発振器からなる検知磁界発生装置を挿入し、
これを任意の位置に移動させると共に、この検知磁界発
生装置の位置する地表面上において磁気測定器を移動さ
せることで、空間内に発生する磁界の垂直成分の最小値
を地表面上で測定し、被探知地下埋設物の水平位置と埋
設深さとを測定するようにしたものである。
例えば特開昭５７−１３３３７３号公報の地下埋設物の
検知方法が知られている。この地下埋設物の検知方法
は、地中の管路等の内部にソレノイドコイルに交流電流
を供給する発振器からなる検知磁界発生装置を挿入し、
これを任意の位置に移動させると共に、この検知磁界発
生装置の位置する地表面上において磁気測定器を移動さ
せることで、空間内に発生する磁界の垂直成分の最小値
を地表面上で測定し、被探知地下埋設物の水平位置と埋
設深さとを測定するようにしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記従来の位
置検出方法にあっては、磁界発生素子の真上の地上に植
え込みや、ガードレールや、電柱等の障害物が有る場合
に、磁気測定器を移動させることができず計測が不可能
となること、また測定を多回数行なわなければならず、
多くの時間や労力が必要であるという問題点があった。
置検出方法にあっては、磁界発生素子の真上の地上に植
え込みや、ガードレールや、電柱等の障害物が有る場合
に、磁気測定器を移動させることができず計測が不可能
となること、また測定を多回数行なわなければならず、
多くの時間や労力が必要であるという問題点があった。
【０００４】そこでこれを解決するものとして、特開昭
５９−１５３１１２号公報のトンネル掘進機の水平変位
計測方法及び装置が提供されている。この発明は、磁界
発生素子をその中心磁力線が常に鉛直方向に向くように
掘削機に取付け、かつ地上に配置される基板に、水平に
固定した直線上の磁界検出素子ガイドを設け、この磁界
検出素子ガイドに鎖交面が鉛直かつ移動方向に対して直
角をなして移動可能に磁界検出素子を装着した磁界検出
装置を設け、前記磁界検出素子を磁界検出素子ガイド上
で直交する方向に移動させて磁界強度がゼロ値となる位
置を計測するようにしたものである。
５９−１５３１１２号公報のトンネル掘進機の水平変位
計測方法及び装置が提供されている。この発明は、磁界
発生素子をその中心磁力線が常に鉛直方向に向くように
掘削機に取付け、かつ地上に配置される基板に、水平に
固定した直線上の磁界検出素子ガイドを設け、この磁界
検出素子ガイドに鎖交面が鉛直かつ移動方向に対して直
角をなして移動可能に磁界検出素子を装着した磁界検出
装置を設け、前記磁界検出素子を磁界検出素子ガイド上
で直交する方向に移動させて磁界強度がゼロ値となる位
置を計測するようにしたものである。
【０００５】しかし、このトンネル掘進機の水平変位計
測方法及び装置では、送信側コイルと受信側コイルとが
正確に直交していなくても、ゼロ値を得る位置が存在す
るので測定誤差が生じ易いこと、また水平方向のみの検
知、即ち地下埋設管管軸上の位置のみの検知が可能であ
り、任意の測定値から管の埋設されている方向が検知で
きないため、例えば下水本管に枝管を非開削で施工しよ
うとする場合には、施工開始位置からどの方向に掘削す
れば良いかの判別ができないこと、さらに送信コイルの
送信面を、その中心磁界が観測地点に直交するように調
整する必要があり、労力がかかると共に誤差発生の原因
に成ってしまうという問題点があった。本発明は、上記
従来の問題点を解決するためになされたもであり、地上
の任意の位置から地中の被探知物の位置を正確に、しか
も多大な労力を必要とすることなく能率良く検知するこ
とのできる位置検出方法を提供することを目的とする。
測方法及び装置では、送信側コイルと受信側コイルとが
正確に直交していなくても、ゼロ値を得る位置が存在す
るので測定誤差が生じ易いこと、また水平方向のみの検
知、即ち地下埋設管管軸上の位置のみの検知が可能であ
り、任意の測定値から管の埋設されている方向が検知で
きないため、例えば下水本管に枝管を非開削で施工しよ
うとする場合には、施工開始位置からどの方向に掘削す
れば良いかの判別ができないこと、さらに送信コイルの
送信面を、その中心磁界が観測地点に直交するように調
整する必要があり、労力がかかると共に誤差発生の原因
に成ってしまうという問題点があった。本発明は、上記
従来の問題点を解決するためになされたもであり、地上
の任意の位置から地中の被探知物の位置を正確に、しか
も多大な労力を必要とすることなく能率良く検知するこ
とのできる位置検出方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、被探知物に配置された磁界発生手段に電気信号を
供給し、前記磁界発生手段が発生する磁界を観測地点に
配置された磁気検出素子によって検出し、当該磁気検出
素子の出力信号より前記被探知物の位置を検知する位置
検知方法であって、磁気検出面を同一平面上に整列配置
された複数個の磁気検出素子を使用し、前記磁界発生手
段を前記電気信号と非同期に回転させ、前記磁界発生手
段から発生する磁界を前記複数個の磁気検出素子によっ
て検出し、前記磁気検出素子に発生する信号と前記磁界
発生手段への供給電気信号とを同期検波することで前記
磁界発生手段の回転角度に応じた信号を検出し、前記複
数の磁気検出素子で検出される前記磁界発生手段の回転
角度に応じた信号の位相を比較し、ついでこの位相が一
致するように前記磁気検出手段の整列方向を補正するこ
とで前記被探知物の位置を検出することを特徴とする。
明は、被探知物に配置された磁界発生手段に電気信号を
供給し、前記磁界発生手段が発生する磁界を観測地点に
配置された磁気検出素子によって検出し、当該磁気検出
素子の出力信号より前記被探知物の位置を検知する位置
検知方法であって、磁気検出面を同一平面上に整列配置
された複数個の磁気検出素子を使用し、前記磁界発生手
段を前記電気信号と非同期に回転させ、前記磁界発生手
段から発生する磁界を前記複数個の磁気検出素子によっ
て検出し、前記磁気検出素子に発生する信号と前記磁界
発生手段への供給電気信号とを同期検波することで前記
磁界発生手段の回転角度に応じた信号を検出し、前記複
数の磁気検出素子で検出される前記磁界発生手段の回転
角度に応じた信号の位相を比較し、ついでこの位相が一
致するように前記磁気検出手段の整列方向を補正するこ
とで前記被探知物の位置を検出することを特徴とする。
【０００７】
【作 用】この発明では、磁界発生手段を供給電気信号
に非同期で回転させ、複数個の磁気検出素子に発生する
信号を、磁界発生手段への供給電気信号と同期検波を行
い、これによって磁界発生手段と個々の磁気検出素子と
の相対位置と、磁界発生手段の回転角度に応じた信号が
得られる。ここで個々の磁気検出素子により検出される
同期検波後の信号の位相を比較すれば、磁界発生手段の
中心位置と、磁気検出素子の配列面の向きが一義的に設
定される。
に非同期で回転させ、複数個の磁気検出素子に発生する
信号を、磁界発生手段への供給電気信号と同期検波を行
い、これによって磁界発生手段と個々の磁気検出素子と
の相対位置と、磁界発生手段の回転角度に応じた信号が
得られる。ここで個々の磁気検出素子により検出される
同期検波後の信号の位相を比較すれば、磁界発生手段の
中心位置と、磁気検出素子の配列面の向きが一義的に設
定される。
【０００８】次に、複数個の磁気検出素子から検出され
る同期検波後の信号の位相が一致するように、同一平面
上の複数個の磁気検出素子を回転叉は平行移動させる
と、この動作完了時における磁気検出素子の整列方向が
示す方向は、磁界発生手段の位置を示す方向となり、こ
れによって磁界発生手段の位置、特に観測地点から磁界
発生手段の位置する方向が検出され、これによって被探
知物の位置、例えば埋設管の位置が検出される。
る同期検波後の信号の位相が一致するように、同一平面
上の複数個の磁気検出素子を回転叉は平行移動させる
と、この動作完了時における磁気検出素子の整列方向が
示す方向は、磁界発生手段の位置を示す方向となり、こ
れによって磁界発生手段の位置、特に観測地点から磁界
発生手段の位置する方向が検出され、これによって被探
知物の位置、例えば埋設管の位置が検出される。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。図１ないし図３は、本発明の一実施例を示す
ものであり、図１は本発明による位置検出方法の実施に
用いる位置検出装置のシステム構成を示す図である。図
において、符号１は地下の所定の深さに埋設された被探
知物としての埋設管である。この埋設管１の内部には、
この埋設管１内を走行する移動台車２が挿入されてい
る。この移動台車２の車輪３にはロータリーエンコーダ
ー等の車輪の回転量を計測する車輪回転センサ（図示せ
ず）が設けられ、この車輪回転センサが出力する信号は
信号線４で制御装置５へ送信され、この制御装置５によ
って埋設管１内の移動台車２の入口からの距離を測定す
るようにしている。
説明する。図１ないし図３は、本発明の一実施例を示す
ものであり、図１は本発明による位置検出方法の実施に
用いる位置検出装置のシステム構成を示す図である。図
において、符号１は地下の所定の深さに埋設された被探
知物としての埋設管である。この埋設管１の内部には、
この埋設管１内を走行する移動台車２が挿入されてい
る。この移動台車２の車輪３にはロータリーエンコーダ
ー等の車輪の回転量を計測する車輪回転センサ（図示せ
ず）が設けられ、この車輪回転センサが出力する信号は
信号線４で制御装置５へ送信され、この制御装置５によ
って埋設管１内の移動台車２の入口からの距離を測定す
るようにしている。
【００１０】移動台車２には、磁界発生手段としての送
信コイル６が回転手段７を介して取り付けられており、
送信コイル６は回転手段７の回転軸の回りに一定の回転
速度で回転するようになっている。本実施例の場合に
は、回転手段７の回転軸は、埋設管１の中心軸線Ｃと同
一軸線上に設けられている。送信コイル６には、発振器
等の信号供給装置８から電力線９を介して交流電流を供
給されており、いづれの回転角度においても中心磁力線
Ｍｃが中心磁力線Ｘと直交する方向に磁界を発生する。
この場合、送信コイル６の回転周波数と信号供給装置８
からの交流電流の周波数は非同期であることが必要であ
り、例えば交流電流が数Ｋ〜数百ＫＨｚ（本実施例では
２００ＫＨｚ）の時に、送信コイルの回転は数百Ｈｚ
（本実施例では４００Ｈｚ）を使用することが好まし
い。
信コイル６が回転手段７を介して取り付けられており、
送信コイル６は回転手段７の回転軸の回りに一定の回転
速度で回転するようになっている。本実施例の場合に
は、回転手段７の回転軸は、埋設管１の中心軸線Ｃと同
一軸線上に設けられている。送信コイル６には、発振器
等の信号供給装置８から電力線９を介して交流電流を供
給されており、いづれの回転角度においても中心磁力線
Ｍｃが中心磁力線Ｘと直交する方向に磁界を発生する。
この場合、送信コイル６の回転周波数と信号供給装置８
からの交流電流の周波数は非同期であることが必要であ
り、例えば交流電流が数Ｋ〜数百ＫＨｚ（本実施例では
２００ＫＨｚ）の時に、送信コイルの回転は数百Ｈｚ
（本実施例では４００Ｈｚ）を使用することが好まし
い。
【００１１】一方、地上の観測地点には、磁気検出装置
１０が移動可能に配置されている。磁気検出装置１０
は、基台１１上に取り付けられた移動手段１２によっ
て、埋設管１の中心軸線Ｃと平行な軸線回りに回転変位
可能、かつ自身の板面を直角に貫通する方向に平行移動
可能に設けられた基板１３と、この基板１３の上下に設
けられた下側受信コイル１４及び上側受信コイル１５と
から構成されている。下側受信コイル１４及び上側受信
コイル１５は、磁気検出素子としての機能を有してお
り、この下側受信コイル１４と上側受信コイル１５と
は、これらの磁気検出面１４ａと１５ａとが同一平面
上、本実施例の場合には基板１３の板面と平行な平面上
に配置されることで上下に整列配置されている。
１０が移動可能に配置されている。磁気検出装置１０
は、基台１１上に取り付けられた移動手段１２によっ
て、埋設管１の中心軸線Ｃと平行な軸線回りに回転変位
可能、かつ自身の板面を直角に貫通する方向に平行移動
可能に設けられた基板１３と、この基板１３の上下に設
けられた下側受信コイル１４及び上側受信コイル１５と
から構成されている。下側受信コイル１４及び上側受信
コイル１５は、磁気検出素子としての機能を有してお
り、この下側受信コイル１４と上側受信コイル１５と
は、これらの磁気検出面１４ａと１５ａとが同一平面
上、本実施例の場合には基板１３の板面と平行な平面上
に配置されることで上下に整列配置されている。
【００１２】下側受信コイル１４と上側受信コイル１５
は、各々磁界強度を計測し、その計測信号を信号線１
６，１７を介して測定器１８，１９へ送信する。測定器
１８，１９は、上下の受信コイル１４，１５からの信号
と、信号線２０を介して供給される信号供給装置８から
の信号、即ち送信コイル６への供給交流電流と同一の周
波数である基準信号とを同期検波し、送信コイル６の回
転角度に応じた信号を、オシロコープ等の表示器２１へ
信号線２２，２３を介して送信するようになっている。
は、各々磁界強度を計測し、その計測信号を信号線１
６，１７を介して測定器１８，１９へ送信する。測定器
１８，１９は、上下の受信コイル１４，１５からの信号
と、信号線２０を介して供給される信号供給装置８から
の信号、即ち送信コイル６への供給交流電流と同一の周
波数である基準信号とを同期検波し、送信コイル６の回
転角度に応じた信号を、オシロコープ等の表示器２１へ
信号線２２，２３を介して送信するようになっている。
【００１３】次に、本実施例の位置検出方法について説
明する。まず、埋設管１の内部に送信コイル６を取り付
けた移動台車２を挿入した後、磁気検出装置１０の下側
受信コイル１４と上側受信コイル１５との磁気検出面１
４ａ，１５ａの中心を直交する平面と、埋設管１の中心
軸線Ｃとの交点に送信コイル６の中心が位置するように
移動台車２を移動させる。
明する。まず、埋設管１の内部に送信コイル６を取り付
けた移動台車２を挿入した後、磁気検出装置１０の下側
受信コイル１４と上側受信コイル１５との磁気検出面１
４ａ，１５ａの中心を直交する平面と、埋設管１の中心
軸線Ｃとの交点に送信コイル６の中心が位置するように
移動台車２を移動させる。
【００１４】そして、送信コイル６を回転手段７で中心
軸線Ｃ回りに、信号供給装置８から供給される交流電流
と非同期に回転させる。ついで、送信コイル６から発生
する磁界が、送信コイル６に向かって同一面上に整列配
置された上下の受信コイル１４，１５で検出され、この
検出された信号が測定器１８，１９に送信され、この測
定器１８，１９において送信コイル６への供給信号と同
じ２００ＫＨｚの基準信号で同期検波され、これによっ
て送信コイル６の回転角度に応じた受信レベル（磁界強
度）の信号が得られる。
軸線Ｃ回りに、信号供給装置８から供給される交流電流
と非同期に回転させる。ついで、送信コイル６から発生
する磁界が、送信コイル６に向かって同一面上に整列配
置された上下の受信コイル１４，１５で検出され、この
検出された信号が測定器１８，１９に送信され、この測
定器１８，１９において送信コイル６への供給信号と同
じ２００ＫＨｚの基準信号で同期検波され、これによっ
て送信コイル６の回転角度に応じた受信レベル（磁界強
度）の信号が得られる。
【００１５】そして、受信コイル６の回転角度は時間の
関数として表すことができるため、図２に示すように、
縦軸に受信レベル、横軸に時間を取ると、観測信号は４
００Ｈｚの正弦波として得られる。この時の、下側受信
コイル１４と上側受信コイル１５から得られる観測信号
は、図３に示すように、送信コイル６との相対位置関係
を位相差として表し、両者が一致した場合に、上下の受
信コイル１４，１５の整列平面の方向が送信コイル６の
中心を示すこととなる。また、上下の受信コイル１４，
１５で検出される送信コイル６の回転角度に応じた信号
の移動を比較して、両者が一致していない場合には、そ
の位相のずれ方向から上下の受信コイル１４，１５の整
列平面の姿勢の制御方向を決定することができる。
関数として表すことができるため、図２に示すように、
縦軸に受信レベル、横軸に時間を取ると、観測信号は４
００Ｈｚの正弦波として得られる。この時の、下側受信
コイル１４と上側受信コイル１５から得られる観測信号
は、図３に示すように、送信コイル６との相対位置関係
を位相差として表し、両者が一致した場合に、上下の受
信コイル１４，１５の整列平面の方向が送信コイル６の
中心を示すこととなる。また、上下の受信コイル１４，
１５で検出される送信コイル６の回転角度に応じた信号
の移動を比較して、両者が一致していない場合には、そ
の位相のずれ方向から上下の受信コイル１４，１５の整
列平面の姿勢の制御方向を決定することができる。
【００１６】例えば、図３（ａ）に示すように、下側受
信コイル１４の位相が進んでいる場合には、図３（ｂ）
に示すように、上側受信コイル１５を上側に補正する
か、或いは下側受信コイル１４を下側に補正することで
両者を一致させることができる。また、図３（ｃ）に示
すように、下側受信コイル１４の位相が遅れている場合
には、図３（ｂ）とは逆の補正、即ち上側受信コイル１
５を下側に補正するか、或いは下側受信コイル１４を上
側に補正することで両者を一致させることができる。
信コイル１４の位相が進んでいる場合には、図３（ｂ）
に示すように、上側受信コイル１５を上側に補正する
か、或いは下側受信コイル１４を下側に補正することで
両者を一致させることができる。また、図３（ｃ）に示
すように、下側受信コイル１４の位相が遅れている場合
には、図３（ｂ）とは逆の補正、即ち上側受信コイル１
５を下側に補正するか、或いは下側受信コイル１４を上
側に補正することで両者を一致させることができる。
【００１７】なお、受信コイルのコイル巻方向により補
正の方向が異なる。また受信コイルは２個以上の複数で
あってもよい。このように、位相が一致するように受信
コイル１４，１５の傾き（整列方向）を補正すること
で、送信コイル６の位置を検出することができ、これに
よって被探知埋設管１の位置を検出することができる。
正の方向が異なる。また受信コイルは２個以上の複数で
あってもよい。このように、位相が一致するように受信
コイル１４，１５の傾き（整列方向）を補正すること
で、送信コイル６の位置を検出することができ、これに
よって被探知埋設管１の位置を検出することができる。
【００１８】
【発明の効果】本発明の位置検出方法によれば、送信コ
イルを回転手段で、該送信コイルに供給される交流電流
と非同期に回転させ、送信コイルから発生する磁界を、
送信コイルに向かって同一面上に整列配置された磁気検
出装置の複数個の受信コイルによって検出し、受信コイ
ルに発生する信号と、送信コイルへの供給信号とを同期
検波することで、送信コイルの回転角度に応じた信号を
検出し、複数の受信コイルで検出される送信コイルの回
転角度に応じた信号の位相を比較し、ついでこの位相が
一致するように受信コイルの整列方向を補正すること
で、被探知物の位置を検出するようにしたので、地上の
任意の位置から地中の被探知物の位置を正確に、かつ能
率良く検出することができる。
イルを回転手段で、該送信コイルに供給される交流電流
と非同期に回転させ、送信コイルから発生する磁界を、
送信コイルに向かって同一面上に整列配置された磁気検
出装置の複数個の受信コイルによって検出し、受信コイ
ルに発生する信号と、送信コイルへの供給信号とを同期
検波することで、送信コイルの回転角度に応じた信号を
検出し、複数の受信コイルで検出される送信コイルの回
転角度に応じた信号の位相を比較し、ついでこの位相が
一致するように受信コイルの整列方向を補正すること
で、被探知物の位置を検出するようにしたので、地上の
任意の位置から地中の被探知物の位置を正確に、かつ能
率良く検出することができる。
【図１】本発明の位置検出方法の実施に使用する位置検
出装置の一実施例を示すシステム構成の説明図。
出装置の一実施例を示すシステム構成の説明図。
【図２】図１の信号処理系のブロック図。
【図３】図１の送受信コイルの相対位置と観測信号の関
係を説明する説明図。
係を説明する説明図。
１…埋設管（被探知物） ６…送信コイル ７…回転手段 ８…信号供給装置 １０…磁気検出装置 １２…移動手段 １４…下側受信コイル（受信コイル） １５…上側受信コイル（受信コイル）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−133373（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−153112（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−17616（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−176089（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−85388（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−146146（ＪＰ，Ａ) 特表 平３−500212（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01V 3/08 G01B 7/00 G01R 33/02
Claims (1)
- 【請求項１】被探知物に配置された磁界発生手段に電気
信号を供給し、前記磁界発生手段が発生する磁界を観測
地点に配置された磁気検出素子によって検出し、当該磁
気検出素子の出力信号より前記被探知物の位置を検知す
る位置検知方法であって、 磁気検出面を同一平面上に整列配置された複数個の磁気
検出素子を使用し、前記磁界発生手段を前記電気信号と
非同期に回転させ、前記磁界発生手段から発生する磁界
を前記複数個の磁気検出素子によって検出し、前記磁気
検出素子に発生する信号と前記磁界発生手段への供給電
気信号とを同期検波することで前記磁界発生手段の回転
角度に応じた信号を検出し、前記複数の磁気検出素子で
検出される前記磁界発生手段の回転角度に応じた信号の
位相を比較し、ついでこの位相が一致するように前記磁
気検出手段の整列方向を補正することで前記被探知物の
位置を検出することを特徴とする位置検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29291494A JP3352550B2 (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | 位置検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29291494A JP3352550B2 (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | 位置検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08146145A JPH08146145A (ja) | 1996-06-07 |
| JP3352550B2 true JP3352550B2 (ja) | 2002-12-03 |
Family
ID=17788038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29291494A Expired - Fee Related JP3352550B2 (ja) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | 位置検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3352550B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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1994
- 1994-11-28 JP JP29291494A patent/JP3352550B2/ja not_active Expired - Fee Related
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